Композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді
Виділено з кори і стружки дуба екстракти та створено синергічні композиції на їх основі, які захищають середньовуглецеві сталі від корозії у воді на 80…95%. Найефективнішою є композиція ТИС-4, яка містить неорганічний та органічний синергісти. Електрохімічними дослідженнями встановлено, що під вплив...
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2014
|
| Schriftenreihe: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135873 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді / З.В. Слободян, Л.А. Маглатюк, Р.Б. Купович, Я.М. Хабурський // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 5. — С. 58-66. — Бібліогр.: 20 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-135873 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1358732018-06-16T03:07:43Z Композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді Слободян, З.В. Маглатюк, Л.А. Купович, Р.Б. Хабурський, Я.М. Виділено з кори і стружки дуба екстракти та створено синергічні композиції на їх основі, які захищають середньовуглецеві сталі від корозії у воді на 80…95%. Найефективнішою є композиція ТИС-4, яка містить неорганічний та органічний синергісти. Електрохімічними дослідженнями встановлено, що під впливом цих інгібіторів на поверхні сталі формується хемосорбційна плівка, внаслідок чого зростає поляризаційний опір, опір переносу заряду, підвищується енергія активації корозії та гальмуються обидві електродні реакції. Розроблені композиції є інгібіторами змішаної дії та ефективні у водах середньої твердості. Получены из коры и стружки дуба экстракты и синергические композиции на их основе, которые защищают среднеуглеродистые стали от коррозии в воде на 80…95%. Самой эффективной является композиция ТИС-4, содержащая неорганический и органический синергисты. Электрохимическими исследованиями установлено, что под влиянием этих ингибиторов на поверхности стали образуется хемосорбционная пленка, вследствие чего возрастает поляризационное сопротивление, сопротивление переносу заряда, увеличивается энергия активации коррозии и тормозятся обе электродные реакции. Разработанные композиции являются ингибиторами смешанного действия, эффективными в водах средней твердости. The extracts oak chip and bark extracts and synergetic compositions on their base that protect the medium-carbon steels against corrosion in water by 80…95% are obtained. Composition TIS-4, containing inorganic and organic synergists, is the most effective inhibitor. It is shown by electrochemical investigation that under the influence of those inhibitors chemisorption film is formed on the metal surface, which provides an increase of polarization resistance, transfer charge resistance, activation energy of corrosion and retarding of both cathode and anode electrode reactions. The developed compositions are the inhibitors of mixed action and are effective in the medium-hardness water. 2014 Article Композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді / З.В. Слободян, Л.А. Маглатюк, Р.Б. Купович, Я.М. Хабурський // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 5. — С. 58-66. — Бібліогр.: 20 назв. — укp. 0430-6252 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135873 620.197.3 uk Фізико-хімічна механіка матеріалів Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Виділено з кори і стружки дуба екстракти та створено синергічні композиції на їх основі, які захищають середньовуглецеві сталі від корозії у воді на 80…95%. Найефективнішою є композиція ТИС-4, яка містить неорганічний та органічний синергісти. Електрохімічними дослідженнями встановлено, що під впливом цих інгібіторів на поверхні сталі формується хемосорбційна плівка, внаслідок чого зростає поляризаційний опір, опір переносу заряду, підвищується енергія активації корозії та гальмуються обидві електродні реакції. Розроблені композиції є інгібіторами змішаної дії та ефективні у водах середньої твердості. |
| format |
Article |
| author |
Слободян, З.В. Маглатюк, Л.А. Купович, Р.Б. Хабурський, Я.М. |
| spellingShingle |
Слободян, З.В. Маглатюк, Л.А. Купович, Р.Б. Хабурський, Я.М. Композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| author_facet |
Слободян, З.В. Маглатюк, Л.А. Купович, Р.Б. Хабурський, Я.М. |
| author_sort |
Слободян, З.В. |
| title |
Композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді |
| title_short |
Композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді |
| title_full |
Композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді |
| title_fullStr |
Композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді |
| title_full_unstemmed |
Композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді |
| title_sort |
композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135873 |
| citation_txt |
Композиції на основі екстрактів з кори та стружки дуба – інгібітори корозії середньовуглецевих сталей у воді / З.В. Слободян, Л.А. Маглатюк, Р.Б. Купович, Я.М. Хабурський // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2014. — Т. 50, № 5. — С. 58-66. — Бібліогр.: 20 назв. — укp. |
| series |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| work_keys_str_mv |
AT slobodânzv kompozicíínaosnovíekstraktívzkoritastružkidubaíngíbítorikorozííserednʹovuglecevihstalejuvodí AT maglatûkla kompozicíínaosnovíekstraktívzkoritastružkidubaíngíbítorikorozííserednʹovuglecevihstalejuvodí AT kupovičrb kompozicíínaosnovíekstraktívzkoritastružkidubaíngíbítorikorozííserednʹovuglecevihstalejuvodí AT habursʹkijâm kompozicíínaosnovíekstraktívzkoritastružkidubaíngíbítorikorozííserednʹovuglecevihstalejuvodí |
| first_indexed |
2025-07-10T00:17:12Z |
| last_indexed |
2025-07-10T00:17:12Z |
| _version_ |
1837216993759985664 |
| fulltext |
58
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2014. – ¹ 5. – Physicochemical Mechanics of Materials
УДК 620.197.3
КОМПОЗИЦІЇ НА ОСНОВІ ЕКСТРАКТІВ З КОРИ ТА СТРУЖКИ ДУБА
– ІНГІБІТОРИ КОРОЗІЇ СЕРЕДНЬОВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ У ВОДІ
З. В. СЛОБОДЯН, Л. А. МАГЛАТЮК, Р. Б. КУПОВИЧ, Я. М. ХАБУРСЬКИЙ
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів
Виділено з кори і стружки дуба екстракти та створено синергічні композиції на їх
основі, які захищають середньовуглецеві сталі від корозії у воді на 80…95%. Най-
ефективнішою є композиція ТИС-4, яка містить неорганічний та органічний синер-
гісти. Електрохімічними дослідженнями встановлено, що під впливом цих інгібіто-
рів на поверхні сталі формується хемосорбційна плівка, внаслідок чого зростає по-
ляризаційний опір, опір переносу заряду, підвищується енергія активації корозії та
гальмуються обидві електродні реакції. Розроблені композиції є інгібіторами зміша-
ної дії та ефективні у водах середньої твердості.
Ключові слова: швидкість корозії, “зелені” інгібітори на основі рослинної сирови-
ни, густина струму, поляризаційний опір, константи Тафеля, енергія активації.
Україна серед європейських держав є найменш забезпеченою власними вод-
ними ресурсами, і це при тому, що витрати води на одиницю виробленої продук-
ції перевищують аналогічні показники у розвинутих країнах у 2,5–4,2 рази [1].
Забруднення вод, в т. ч. ґрунтових, важкими металами, фенолами та іншими ток-
сичними сполуками робить їх непридатними для використання не лише як питної
води, але і як технічної. Не зважаючи на загальне зменшення кількості підприємств,
промислове споживання води в Україні в останнє десятиліття зросло у 21 раз, за-
ймаючи 46% від загального водозабору, знизилося її повторно-зворотнє викори-
стання, безповоротні втрати досягли майже половини всього спожитого об’єму [2].
Дієвим методом зниження витрат води є переведення систем теплообміну на
закриті цикли [3]. Але при цьому зростає солевміст теплоносія, що неминуче по-
силює корозію та солевідкладення, які часто супроводжуються ще й біокорозією
та корозійно-механічним руйнуванням відповідальних вузлів теплообмінних
систем [4]. В результаті не тільки погіршується якість продукції, але й внаслідок
руйнування обладнання завдаються матеріальні та екологічні збитки.
Одним з найпростіших способів вирішення цих проблем є застосування тех-
нологій інгібіторного захисту. Але у зв’язку з різким загостренням екологічної
ситуації в промзонах зросли вимоги і до екологічної безпечності інгібіторів. Саме
тому останнім часом посилену увагу дослідників привертають так звані “green
inhibitors” – сполуки та композиції, отримані з рослинної сировини [5]. Такі інгі-
бітори не мають взагалі або мають несуттєвий негативний вплив на навколишнє
середовище, є немутагенними, неканцерогенними продуктами, що швидко біоде-
градують [6]. Найбільше зацікавлені інгібіторами на основі рослинної сировини
країни з її великими запасами [7, 8]. Розроблені інгібітори для алюмінію та сталі
на основі екстрактів з листя опунції [9], гібіскусу, барбарису в соляній, фосфор-
ній та сірчаній кислотах [10], розмарину в хлоридних розчинах [11], рицини в
кислих середовищах [12]. Екстракт лавсонії як інгібітор змішаної дії захищає від
корозії сталь, нікель і цинк у лужному, кислому та нейтральному середовищах [13].
Контактна особа: З. В. СЛОБОДЯН, e-mail: maglatyuk@ipm.lviv.ua
59
Основними компонентами рослинних екстрактів є поліфеноли, флавоніди,
диглюкозиди, стероїди, каротени, протеїни, заміщені нафтохінони, амінокислоти
та ін. Інгібіторні властивості цих сполук, функціональні групи яких містять N, O,
S, P, подвійні зв’язки, ароматичні кільця, визначаються їх здатністю адсорбува-
тись на поверхні металу [14]. Часто основною діючою речовиною є суміш при-
родних танінів з широким діапазоном молекулярних мас 500…3000.
Синтетичні таніни як інгібітори корозії відомі давно [15], але їх широко не
застосовували через високу ціну, специфічність захисної дії тощо. Відходи пере-
робки місцевої деревини (кора, стружка та тирса бука, дуба, каштана, горіха) міс-
тять достатню кількість танінів [16], однак виділення останніх потребує розроб-
лення або принаймні удосконалення відповідних методик, а застосування – ви-
вчення механізму їх впливу на корозію та солевідкладення.
Мета роботи – розробити продуктивні методи екстракції активних складни-
ків із кори і стружки дуба, синтезувати на їх основі комбінаційні інгібітори та до-
слідити їх протикорозійні властивості в нейтральних середовищах.
Матеріали та методика. Вихідною сировиною служили стружка та кора ду-
ба червоного європейського (Quercus Robur). Екстракти із них виділяли з попе-
реднім знесмолюванням та без нього. Висушену сировину мололи у кульковому
млині 30…40 min. Подрібненість кори становила 120 mesh, дубової стружки –
60 mesh. Екстракцію здійснювали різними розчинниками, в т.ч. водно-спиртовою
сумішшю. Далі екстракт обробляли в два етапи: відганяли азеотропну суміш і
воду та висушували концентрат за температури 70С. Вихід кінцевого продукту
залежить від способу екстракції і становить 48…56% [16, 17].
Композиції на основі отриманих екстрактів синтезували, додаючи різні спів-
відношення неорганічних (наприклад, високомодульні силікати) або органічних
(похідні -аміноянтарної (АЯК) або L--аміно--меркаптопропіонової кислот
(АМПК)) сполук.
Корозійні випробування проводили на зразках зі сталі 20 у стані постачання,
виготовлених у вигляді дисків. Корозивним середовищем слугувала водогінна
вода м. Львова (загальна твердість 5,9 mg-ekv/l). Швидкість корозії Km (g/(сm2·h))
визначали масометричним методом після експозиції впродовж 6, 24 та 168 h та
після усунення продуктів корозії [18]. Ефективність інгібіторного захисту оціню-
вали, розраховуючи коефіцієнт гальмування корозійного процесу γ та ступінь за-
хисту від корозії Z.
Поляризаційні дослідження здійснювали за допомогою потенціостата IP-Pro
з програмним забезпеченням за триелектродною схемою. Робочий електрод –
зразок із сталі 20, запресований у фторопласт із площею робочої поверхні
0,0628 сm2, електрод порівняння – насичений хлоридсрібний. Струм корозії I,
константи Тафеля bc і ba визначали графічно-аналітичним методом, поляризацій-
ний опір Rp розраховували за формулою
Rp = 2,3bc·ba / (bc + ba). (1)
Адсорбційний потенціал Δ1 визначали з рівняння Антропова [19]:
Δ1 = ΔEst [1 – (bc + ba)/(bc + ba)·b0], (2)
де ΔEst – зміщення стаціонарного потенціалу під впливом інгібітора;
b0 = 2,3RT/F; b0 = 0,059. (3)
Адсорбційні характеристики розроблених інгібіторів досліджували імпедан-
сометрично на потенціостаті-аналізаторі частотного відклику Gial AC, аналізую-
чи часові залежності отриманих годографів.
Енергію активації Еact корозії, в т. ч. за присутності інгібіторів, визначали з
температурних залежностей масових показників швидкостей за формулою
60
1 2 2 1
act
2 1
2,303lg( / )RT T K K
E
T T
, (5)
де R – універсальна газова стала; T1, T2 – температури корозивних середовищ; K1,
K2 – швидкості корозії за відповідних температур.
Синергічний ефект розраховували за формулою
1 2
3 0
K K
S
K K
, (6)
де K1 – швидкість корозії сталі за присутності першого компонента інгібіторної
композиції; K2 – другого компонента; K3 – інгібіторної композиції загалом; K0 –
швидкість корозії сталі у воді.
Якщо S > 1, то присутній синергічний ефект, а при S < 1 домінує антагонізм
компонентів інгібіторної композиції [20].
Результати та обговорення. Встановлено, що з підвищенням дисперсності
вихідного матеріалу (стружки та кори дуба) вихід екстракту збільшується, який
за отримання його згідно з методикою знесмолювання сягає ~ 50%. Отриманий
продукт – коричневі кристалоподібні сегрегації, розчинні у воді за температури
40С та в неорганічних кислотах за н. у.
Оскільки одним з активних складників таких екстрактів є танін, то їх інгібу-
вальні властивості порівнювали з протикорозійною ефективністю товарного тані-
ну з молекулярною масою 1700. Характерна особливість корозії в нейтральних
середовищах – поступове зниження швидкості корозії сталі зі збільшенням часу
випробувань (рис. 1, крива 1). В присутності 10–3 М таніну ця закономірність збе-
рігається (рис. 1, крива 2). Ступінь захисту таніном сталі 20 у воді в перші 6 h ви-
пробувань невисокий і становить 39%. Збільшення часу експозиції до 168 h зни-
жує швидкість корозії сталі 20 в інгібованому середовищі у 4 рази, ступінь захис-
ту при цьому сягає 72%. Подібну закономірність спостерігали і в поведінці екс-
тракту зі стружки дуба: у діапазоні досліджених концентрацій 0,2…1,0 g/dm3
ефективність протикорозійного захисту сталі 20 зростає в 1,8–2,3 рази за збіль-
шення часу експозиції з 6 до 168 h (рис. 2). Крім того, підвищення концентрації
інгібітора від 0,2 до 1 g/dm3 сприяє сповільненню швидкості корозії.
Рис. 1. Fig. 1. Рис. 2. Fig. 2.
Рис. 1. Залежність глибинного показника П швидкості корозії сталі 20
від часу випробувань: 1 – у водогінній воді; 2 – з додатком 10–3 М таніну.
Fig. 1. Dependence of the depth index П of 20 steel corrosion rate on testing time:
1 – tap water; 2 – with 10–3 М tannin addition.
Рис. 2. Залежність глибинного показника П швидкості корозії сталі 20 у водогінній
воді (1) від концентрації екстракту зі стружки дуба: 2 – 0,2 g/dm3; 3 – 0,4; 4 – 0,8; 5 – 1,0.
Fig. 2. Dependence of the depth index П of 20 steel corrosion rate in tap water (1)
on oak cheep concentration: 2 – 0.2 g/dm3; 3 – 0.4; 4 – 0.8; 5 – 1.0.
61
Під впливом екстракту стаціонарні потенціали сталі 20 у водогінній воді змі-
щуються у бік від’ємніших значень, причому підвищення концентрації екстракту
з 0,4 до 0,8 g/dm3 майже не змінює їх кінцевих значень. Характер поляризаційних
кривих сталі 20 в інгібованих середовищах (зменшення граничних дифузійних
струмів на 16…38%, збільшення значень обох констант Тафеля, зниження в 2,2–4
рази струмів корозії) вказує на змішану природу захисної дії екстракту (рис. 3,
табл. 1). Спостерігали поступове зростання поляризаційного опору із підвищен-
ням концентрації інгібітора (рис. 4). Тенденція зміщення адсорбційного потенці-
алу під впливом різних концентрацій екстракту є аналогічною (табл. 1). Як і за
масометричного визначення концентраційної залежності ефективності інгібітора,
отримані електрохімічні результати підтверджують цю залежність.
Таблиця 1. Електрохімічні характеристики сталі 20
у водогінній воді та за присутності інгібіторів
Константи
Тафеля, mV Середовище
С,
g/dm3
–Ecorr,
mV
Δ1,
mV
icorr·103,
mA/cm2
bс ba
Rp,
·cm2
Н2О – 483 – 4,0 50,3 53,3 591
0,2 540 91,9 1,8 50,3 60,1 630
0,4 645 111,8 1,2 52,8 63,0 660 екстракт
0,8 652 138,9 1,0 60,3 63,3 710
Рис. 3. Fig. 3. Рис. 4. Fig. 4.
Рис. 3. Поляризаційні криві сталі 20 у водогінній воді (1) та з додатком екстракту
зі стружки дуба: 2 – 0,2 g/dm3; 3 – 0,4; 4 – 0,8.
Fig. 3. Polarization curves of 20 steel in tap water (1)
and with addition of oak chip extract: 2 – 0.2 g/dm3; 3 – 0.4; 4 – 0.8.
Рис. 4. Залежність густини струму корозії та поляризаційного опору сталі 20
у воді від концентрації екстракту зі стружки дуба.
Fig. 4. Dependence of current density and polarization resistance of 20 steel
in water on oak chip extract concentrations.
Імпедансні спектри (рис. 5), отримані на сталі 20 у водогінній воді та в при-
сутності 0,8 g/dm3 екстракту зі стружки дуба за експозиції в часовому діапазоні
0…48 h, різняться між собою. Збільшення часу експозиції у воді призводить до
зменшення обох складових імпедансу Z та Z, тоді як в присутності екстракту
спостерігаємо суттєве зростання цих параметрів. Отримані залежності в межах
стандартної програми не дають змогу кількісно оцінити опір переносу заряду.
62
Однак їх характер вказує на формування захисних плівок на поверхні сталі, за-
хисні властивості яких посилюються із збільшенням часу експозиції.
Отримані результати свідчать, що механізм захисної дії екстракту зі стружки
дуба – хемосорбційний, з можливим утворенням фазової плівки.
Рис. 5. Годограф імпедансу сталі 20
у воді (1) та з додатком екстракту (2):
a – без витримки; b – 24 h експозиції;
c – 48 h експозиції.
Fig. 5. Impedance hodograph of 20 steel
in water (1) and with extract addition (2):
a – without exposition; b – 24 h
of exposition; c – 48 h of exposition.
Вплив неорганічних та органічних синергістів на корозійну тривкість
сталі 20. Високомодульний силікат [mNa2O·nSiO2·5H2O], вибраний як потенцій-
ний синергіст, по-різному впливає на швидкість корозії сталі у водогінній воді: в
діапазоні концентрацій 5·10–4…10–3 М він захищає сталь несуттєво (коефіцієнт
гальмування γ = 1,1…1,64). Подальше збільшення концентрації значно посилює
захисні властивості силікату: коефіцієнт гальмування зростає до 13,1…18,7
(табл. 2). Стаціонарний потенціал сталі 20 порівняно з Est у воді за низьких кон-
центрацій силікату зміщується у бік від’ємніших значень, а за високих (10–2 М) –
у бік позитивніших (табл. 3). Густини струмів корозії сталі 20 в присутності силі-
кату різної концентрації є сумірні з густинами струмів корозії цієї сталі у воді,
що, на перший погляд, суперечить результатам, отриманим внаслідок гравімет-
ричного аналізу. Останні корелюють з граничними дифузійними струмами, які
зменшуються зі збільшенням концентрації силікату (рис. 6).
Таблиця 2. Вплив концентрації [mNa2O·nSiO2·5H2O] на швидкість корозії
сталі 20 у водогінній воді (T = 22С, τ = 168 h)
Середовище
C,
M
τ,
h
Km·105,
g/(сm2·h)
Глибинний
показник,
mm/year
Z,
%
γ
5·10–4 1,20 0,13 8,4 1,1
10–3 0,80 0,08 38 1,64
5·10–3 0,1 0,15 92 13,1
[mNa2O·nSiO2·5H2O]
10–2
168
0,07 0,01 95 18,7
Н2О – 168 1,31 0,15 – –
63
Таким чином, екологічно безпечний високомодульний силікат може бути
індивідуальним інгібітором середньовуглецевих сталей у водних середовищах за
високих концентрацій (10–2) або синергістом у композиціях за низьких.
Таблиця 3. Електрохімічні характеристики сталі 20 у воді
та в присутності [mNa2O·nSiO2·5H2O] різної концентрації
Константи
Тафеля, mV Середовище
C,
M
Ecorr,
mV
icorr,
mA/cm2
id,
mA/cm2
bc ba
5·10–4 546 0,011 0,29 63 53
10–3 600 0,011 0,26 56 51 [mNa2O·nSiO2]·5H2O
10–2 292 0,009 0,09 87 61
Н2О – 483 0,01 0,5 58 58
Рис. 6. Залежність гравіметричного
показника швидкості корозії
та граничного дифузійного струму
сталі 20 від концентрації інгібітора
[mNa2O·nSiO2·5H2O].
Fig. 6. Dependence of corrosion rate
mass index and limiting diffusion
current of 20 steel on inhibitor
[mNa2O·nSiO2·5H2O] concentration.
Похідні АЯК або АМПК за концентрації 0,2 g/dm3 та після 6 h випробувань
виявляють помірні захисні властивості стосовно сталі 20 у водогінній воді
(рис. 7). Ступінь захисту становить відповідно 49 та 85%.
На основі екстракту зі стружки дуба синтезували чотири композиції: ТИС-1
та ТИС-2 з додатком різних концентрацій високомодульного силікату, ТИС-3 з
використанням АМПК та ТИС-4 зі сумішшю обох додатків. Результати масомет-
ричних випробувань їх захисних властивостей (0,8 g/dm3) упродовж 168 h пока-
зані на рис. 8.
Рис. 7. Fig. 7. Рис. 8. Fig. 8.
Рис. 7. Швидкість корозії сталі 20 у водогінній воді (1)
в присутності 0,2 g/dm3 АЯК (2) і АМПК (3).
Fig. 7. Corrosion rate of 20 steel in tap water (1) in the presence of -aminosuccinic acid (2)
and L--amino--mercaptopropionic acid (3)derivatives.
Рис. 8. Швидкість корозії сталі 20 у воді та в присутності композицій ТИС.
Fig. 8. Corrosion rate of 20 steel in tap water and in the presence of TIS compositions.
64
Як і за екстракту зі стружки
дуба, ефективність композицій
зростає з підвищенням часу екс-
позиції (рис. 9). Найефективні-
шою є композиція ТИС-4, захис-
ні властивості якої майже не змі-
нюються в дослідженому часо-
вому діапазоні. Розраховані по-
казники синергізму S (табл. 4)
підтверджують взаємопідсилен-
ня інгібувальної дії окремих
компонентів у всіх трьох компо-
зиціях ТИС за досліджених кон-
центраційних співвідношень.
Механізми захисної дії ком-
позицій дещо різняться між собою. Так, стаціонарний потенціал сталі 20 в при-
сутності композиції з неорганічним компонентом ТИС-1 зміщується в бік менш
від’ємних значень порівняно із водою та екстрактом (рис. 10, крива 2), а в присут-
ності композиції з органічним компонентом ТИС-3 або ТИС-4 (рис. 10, крива 3) –
у бік від’ємніших значень. Тобто органічний компонент підсилює катодну дію
екстракту. Струми корозії при цьому зменшуються в 3–3,2 рази, граничні дифу-
зійні струми на 25…30%, а константи Тафеля зростають на 25…35 mV (рис. 10).
В присутності ТИС-4 спостерігаємо і більше гальмування анодної реакції. Тобто
розроблені композиції, як і екстракт зі стружки дуба, є інгібіторами змішаної дії.
Рис. 9. Fig. 9. Рис. 10. Fig. 10.
Рис. 9. Швидкість корозії сталі 20 у водогінній воді (1)
та з додатками екстракту зі стружки дуба (2), ТИС-1 (3), ТИС-4 (4).
Fig. 9. Сorrosion rate of 20 steel in tap water (1)
and with addition oak chip extract (2), ТIS-1 (3), ТIS-4 (4).
Рис. 10. Поляризаційні криві сталі 20 у водогінній воді (1)
та з додатками ТИС-1 (2), ТИС-4 (3), екстракту зі стружки дуба (4).
Fig. 10. Polarization curves of 20 steel in tap water (1)
and with addition ТIS-1 (2), ТIS-4 (3), oak chip extract (4).
Енергію активації корозії сталі 20 у воді і в присутності екстракту та інгібі-
тора ТИС-4 розраховували з температурних залежностей (25…40С) швидкостей
корозії (рис. 11). Приймаючи, що під час випробувань компромісний потенціал
умовно постійний, розрахована Еасt становить: у воді – 3500 G/(mol·grad); в при-
сутності 0,8 g/dm3 екстракту – 9169 G/(mol·grad), 0,8 g/dm3 інгібітора ТИС –
11705 G/(mol·grad). Таким чином, утворення внаслідок адсорбції інгібіторів за-
хисних плівок підвищує енергію активації корозії, сповільнюючи цим її швидкість.
Таблиця 4. Показники ефекту синергізму S
в інгібіторних композиціях ТИС
(T = 22С, τ = 6 h, концентрація 0,8 g/dm3)
Середовище Km·105, g/(cm2·h) S
Н2О K0 3,1 –
екстракт K1 1,6 –
силікат K2 0,82 –
ТИС-1 K3 0,13 3,26
АМПК K2 0,44 –
ТИС-3 K3 0,07 3,2
ТИС-4 K3 0,07 2,65
65
Рис. 11. Залежність швидкості корозії
сталі 20 від температури у водогінній
воді (1) та з додатком екстракту
зі стружки дуба (2) та ТИС-4 (3).
Fig. 11. Dependence of 20 steel corrosion
rate on temperature in tap water (1)
and with addition of oak chip extract (2)
and ТIS-4 (3).
ВИСНОВКИ
Розроблена методика синтезу та отримані екологічно чисті інгібітори на ос-
нові екстрактів зі стружки дуба. Встановлено, що ефективність захисту сталі 20 у
воді екстрактом дубової стружки та інгібіторами на його основі зростає зі збіль-
шенням часу експозиції. Встановлено, що найефективнішою є композиція ТИС-4,
яка містить органічний та неорганічний синергісти. Електрохімічними дослі-
дженнями показано, що захисна дія екстрактів та інгібіторів на їх основі полягає
у формуванні на поверхні сталі хемосорбційної плівки, що забезпечує гальмуван-
ня обох електродних реакцій.
РЕЗЮМЕ. Получены из коры и стружки дуба экстракты и синергические компози-
ции на их основе, которые защищают среднеуглеродистые стали от коррозии в воде на
80…95%. Самой эффективной является композиция ТИС-4, содержащая неорганический
и органический синергисты. Электрохимическими исследованиями установлено, что под
влиянием этих ингибиторов на поверхности стали образуется хемосорбционная пленка,
вследствие чего возрастает поляризационное сопротивление, сопротивление переносу за-
ряда, увеличивается энергия активации коррозии и тормозятся обе электродные реакции.
Разработанные композиции являются ингибиторами смешанного действия, эффективны-
ми в водах средней твердости.
SUMMARY. The extracts oak chip and bark extracts and synergetic compositions on their
base that protect the medium-carbon steels against corrosion in water by 80…95% are obtained.
Composition TIS-4, containing inorganic and organic synergists, is the most effective inhibitor.
It is shown by electrochemical investigation that under the influence of those inhibitors chemi-
sorption film is formed on the metal surface, which provides an increase of polarization resis-
tance, transfer charge resistance, activation energy of corrosion and retarding of both cathode
and anode electrode reactions. The developed compositions are the inhibitors of mixed action
and are effective in the medium-hardness water.
1. Крисаченко В. С., Хилько М. І. Екологія. Культура. Політика: Концептуальні засади
сучасного розвитку. – К.: Знання, 2002. – С. 172–173.
2. Климчин О. М. Проблеми використання та охорони водних ресурсів регіону // Статис-
тика України. – 2001. – № 1 (12). – С. 43–47.
3. Закон України “Про загальнодержавну програму розвитку водного господарства”
// Відомості Верховної Ради . – 2002. – № 25. – 172 с.
4. Слободян З. В. Ингибиторная защита стали от коррозии, коррозионной усталости и
солеотложения: Автореф. дис. … канд. тех. наук. – Львов, 1987. – 18 с.
5. The natural extract as scale and corrosion inhibitor for steel surface in brine solution
/ A. M. Abdel-Gaber, B. A. Abd-El-Nabej, E. Khamis, D. E. Abd-El-Khalek // Desalination.
– 2011. – № 278. – P. 337–342.
6. Raja P. B. and Seturaman M. G. Natural products as corrosion inhibitors for metals in corro-
sive media // Materials Letters. – 2008. – № 62. – Р. 113–116.
7. Green approach to corrosion inhibition of mild steel in two acidic solutions by extract of
Punica granatum peel and main constituent / M. Behpour, S. M. Ghoreishi, М. Rhayatkasha-
ni, N. Soltani // Materials Chem. and Phys. – 2012. – № 131. – Р. 621–633.
66
8. Amitha B. E. Rani and Bharathi Bai J. Basu. Green Inhibitors for Corrosion Protection of
Metals and Alloys: An Overwiew // Int. J. of Corrosion. – 2012. – ID380217. – P. 1–15.
9. Zucchi F. and Omar I. H. Plant extracts as corrosion inhibitors of mild steel in HCl solution
// Surface Technol. – 1985. – 24, № 4. – P. 391–399.
10. Emeka E. Oquzie. Evaluation of the inhibitive effect of some plant extracts on the acid cor-
rosion of mild steel // Corros. Sci. – 2008. – № 50. – P. 2993–2998.
11. Aqueous extract of Rosmarinus officinalis as inhibitor of Al-Mg alloys corrosion in chloride
solution / M. Kliskic, J. Radoservic, S. Gudic, V. Katalinic // J. of Applied Electrochem.
– 2000. – 30, №7. – Р. 823–830.
12. Eko-friendly corrosion inhibitors: The inhibitive action of Delonix Regia extract for corro-
sion of aluminium in acidic media / O. K. Abiola, N. C. Oforka, E. E. Ebenso, N. M. Nwinu-
ka // Anti-Corrosion Methods and Materials. – 2007. – 54, №4. – P. 219–224.
13. El-Etre A. Y., Abdallah M., and Tantawy Z. E. Corrosion inhibition of some metels using
lawsonia exstract // Corros. Sci. – 2005. – № 47. – P. 385–395.
14. Неницеску К. Д. Органическая химия. – М.: Иностр. лит., 1963. – Т. 2. – 1047 с.
15. Алцыбеева А. И., Левин С. З. Ингибиторы коррозии металлов. – Л.: Химия, 1968. – 262 с.
16. Слободян З., Хабурський Я., Горак Ю. Екстракти дубової кори – “зелені” інгібітори
корозії середньовуглецевих сталей у нейтральних та кислих середовищах // Вісник
ТНТУ. – 2012. – № 4 (68). – С. 73–80.
17. Хабурський Я. М. Особливості створення “зелених” інгібіторів корозії шляхом пере-
робки рослинної сировини // Проблеми корозійно-механічного руйнування, інженерія
поверхні, діагностичні системи: зб. XХIII відкр. наук.-техн. конф. молодих наук. і
спец. – Львів: ФМІ НАНУ, 2013. – C. 189–192.
18. Фокин М. Н., Жигалова К. А. Методы коррозионных испытаний металлов / Под ред.
Я. М. Колотыркина. – М.: 1986. – 80 с.
19. Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия. – М.: Высшая школа, 1969. – 510 с.
20. Green corrosion inhibitor: inhibitive action of tannin extract of Chamaerops humilis plant
for corrosion of mild steel on 0,5 M H2SO4 / O. Benali, H. Benmehdi, O. Hasnaoui et al. // J.
Mater. Environ. Sci. – 2013. – 4 (1). – P. 127–138.
Одержано 11.06.2014
|